JP3561541B2 - ロール曲げ装置のサイドロール支持装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ロール曲げ装置、とくに、上ロールとこれと平行に設けた下ロールとによりワークとしての金属板を挟圧し、前記下ロールの前後に設けたサイドロールにより前記ワークを下方から持ち上げ、この状態で上ロールを回転駆動することによりワークを円弧状に曲げる装置に関するものである。
【0002】
【従来技術及び課題】
金属製の上ロールの下方に下ロールを設けてこの前後両側に一対のサイドロールを設けた4本ロール式のロール曲げ装置は、端曲げができることから、種々の曲げ加工に利用されている。
このものでは、ワークの先端を上ロールと下ロールとの間にクランプしてワーク投入側(前側)のサイドロールを持ち上げることにより、端曲げが出来る。
【0003】
また、前記サイドロールと上ロールとの間隔によってワークの曲げ加工曲率が調節でき、上ロールを回転駆動することにより、前記3つのロールによりワークを円弧状に曲げられる。ワークの後端部が前記前側のサイドロールを外れたときには、前記3つのローラによる曲げ加工が行えないが、これに先立って、後方のサイドロールが所定の位置に持ち上げられて、これと上ロール及び下ロールとによりワークの方向部分の曲げ加工が行える。従って、上記一連の動作によって金属板を円弧状または円筒状に曲げる作業が連続的に行える。
【0004】
この装置を用いて金属板(以下、ワークという)を曲げるとき、ワークの幅(ロールの軸線方向の長さ)が長い場合には、曲げられた製品の両端部の曲率と中央部の曲率とが必ずしも一致しない。
一般に上記サイドロールの剛性が不足することから、厚い板厚のワークを上ロール、下ロール及びサイドロールの3つによっ大きな曲率に曲げるとき、サイドロールがワークからの反力によって撓む。この撓みがサイドロールの両端と中央部とで相違することから、ワークの幅方向の各部に置ける曲率がバラツクのである。
【0005】
かかる不都合を解消するためには、サイドロールを太くして、その剛性を高めることも考えられるが、ロール長さが長い大型のロール曲げ装置では、この対策だけでは不十分である。また、サイドロールを太くすることは、装置自体が大型になると共に重量が大きくなるという問題が残る。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、『回転駆動される上ロール(1) と、この上ロールとの間にワーク(W) をクランプする為の下ロール(2) と、前記ワーク(W) を下方から支持するために前記下ロール(2) を挟むように設けられたサイドロール(4) (4) とからなり、前記各サイドロール(4) と上ロール(1) との間隔を調節可能としたロール曲げ装置』において、装置を軽量小型化出来るようにすると共に板厚の厚いものを曲げる場合や曲げ曲率の大きな曲げ加工に於ける曲げ加工精度を向上させることをその課題とする。
【0006】
【技術的手段】
上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、『各サイドロール(4) と平行に設けられ且このサイドロール(4) の長手方向中程に対して下方から転がり接触する一対のバックアップロール(41)(41)と、これらバックアップロール(41)(41)を支持し且支持高さを調節可能した支持機構(400) とを設け、前記支持機構(400) の支持高さ調節によるバックアップロール(41)(41)の移動方向をサイドロール(4) の移動方向に一致させた』ことである。
【0007】
【作用】
上記技術的手段を採用するものでは、上ロール(1) と下ロール(2) とによってワーク(W) をクランプしてサイドロール(4) を持ち上げて端曲げしたとき、又は、この状態で曲げ加工すると、ワーク(W) の板厚や曲げ曲率によってはサイドローラ(4) の中央部が下方(上ロール(1) から離れる方向)に撓む傾向となる。ところが、このサイドロール(4) の中央部には、下方から一対のバックアップロール(41)(41)が対接し、これらバックアップロール(41)(41)は支持機構(400) によって支持されているから、サイドロール(4) の前記撓みが防止される。
【0008】
また、サイドロール(4) の移動により上ロール(1) との間隔が調節されたとしても、これに合わせてバックアップロール(41)(41)による支持位置を調節でき、しかも、このバックアップロール(41)(41)の移動方向とサイドロール(4) の移動方向とが一致しているから、バックアップロール(41)(41)によるサイドロール(4) の支持状態が、前記支持位置の調節によって変化しない。
【0009】
【効果】
ワーク(W) の板厚が厚い場合や曲げ曲率が大きな場合でもサイドロール(4) の撓みが防止出来るから、前記条件での曲げ加工精度が確保出来る。
支持機構(400) によりバックアップロール(41)(41)の位置が調節されても、バックアップロール(41)(41)とサイドロール(4) の関係が変化しないから、種々の条件で前記効果が得られる。
【0010】
[その他の発明]
請求項2に定義する発明は『下ロール(2) の両端の近傍下方に支点(650) を具備する支持腕(65)(65)によって各サイドロール(4) の両端を回動自在に支持し、前記支持機構(400) は、バックアップロール(41)(41)を回動自在に保持し前記支点(650) と同軸の支点軸(69)を支点とする腕(42)を有し、これら支持腕(65)及び腕(42)を同期的に往復回動させる為の往復駆動装置を設けた』ものであるから、往復駆動装置によって同期的に往復回動される支持腕(65)(65)及び腕(42)によって、サイドロール(4) とバックアップロール(41)(41)との関係が維持されたままで、上ロール(1) との間隔が調節できるから、上記請求項1の発明の効果に加えて操作性が向上する。
【0011】
請求項3に定義する発明は『往復駆動装置は、支持腕(65)の自由端の端面を円弧状の歯車部(66)とすると共に腕(42)の自由端の端面を円弧状の歯車部(43)とし、往復駆動装置は、前記歯車部(66)(43)の夫々にかみ合う歯車列(671) と、これら歯車列(671) (671) の原動軸を同期的に回転させる駆動装置とから構成した』ものであるから、サイドロール(4) とバックアップロール(41)(41)の往復移動が確実に同期するから、これらロールの関係が維持されるとした効果が一層向上する。
【0012】
【実施例】
次に、上記した本発明の実施例を図面に従って詳述する。
図1〜図8に示す実施例は、胴部が太鼓形になった上ロール(1) と、この下方に設けた下ロール(2) と、前記下ロール(2) の側方に設けた一対のサイドロール(4)(4)からなる4本ロール式のロール曲げ装置に本発明を実施したものである。また、この装置では、下ロール(2) の支持位置が固定され、これと上ロール(1) との間隔は、この上ロール(1) の昇降によって調節される構成であり、サイドロール(4)(4)は前記上ロール(1) との関係で決定された固定の支点を中心にして一定範囲上下に往復回動する構成である。
【0013】
以下、各部について詳述する。
[上ロール(1) と下ロール(2) の支持構造]
下ロール(2) の両端は、図1、2のように、ロール曲げ装置のフレームの左右の両端部に設けた側部フレーム(61)(61)の上部によって回転自在に支持されている。
【0014】
この下ロール(2) に対して上ロール(1) を昇降自在に支持するため、前記側部フレーム(61)(61)には、支持体(60)が昇降自在に内蔵され、これの上部にて軸支した主腕(11)と補助腕(12)とによって前記上ロール(1) の両端が回転自在に支持される。
側部フレーム(61)に対して支持体(60)を昇降自在とするため、図5のように、側部フレーム(61)の中央下部に形成した矩形の開口部(612) 内に矩形のブロックからなる前記支持体(60)が収容されて、その両方の側辺部が前記開口部(612) の側辺に対して上下移動可能に嵌合している。
【0015】
またこの支持体(60)を昇降駆動するために、図6のように、側部フレーム(61)の下端部から直立させ且回転自在としたネジ軸(63)が前記支持体(60)に螺合している。そして、図1のように、左右の側部フレームの各支持体(60)にネジ嵌合するネジ軸(63)(63)相互を共通の第1駆動軸(64)と傘歯車機構(630) を介して伝動させている。前記第1駆動軸(64)は第1駆動源(640) によって設定値に応じて回転駆動される。従って、支持体(60)(60)は前記第1駆動源によって回転される第1駆動軸(64)の回転に応じて同期して昇降する。
【0016】
一方の主腕(11)は、図1〜4のように、全体としてJ字状に形成されて右側の側部フレーム(61)に内蔵される支持体(60)の断面中心に設けた軸支部(112) により外側に回動出来るように支持されている。この主腕(11)の上端部右端に上ロール(1) の駆動モータ(113) を具備させ、上端部左端で側部フレーム(61)の真上(後述の腕フレーム(610) (610) と一致する位置)に位置するように設けた軸受部(111) によって前記上ロール(1) の前記駆動モータとの連結部近傍を回転自在に支持している。
【0017】
上記支持体(60)は、側部フレーム(61)の断面の中心に位置するから、この主腕(11)の軸支部(112) と軸受部(111) を結ぶ線が側部フレーム(61)の断面の中心線上に位置することとなる。
また、前記右側の側部フレーム(61)には、図1、3のように、主腕(11)の上端部に達する一対の腕フレーム(610) (610) が前後に設けられ、主腕(11)の上辺部の前方端部は、前記腕フレーム(610) (610) 間を挿通する。そして、前記主腕(11)の両側面は前記腕フレーム(610) (610) の対向内面に形成したメタル部材(611) (611) を介して摺動自在に接触している。従って、主腕(11)は側部フレーム(61)の上部にて挟持された態様にあり、これにより、主腕(11)の上部の前後方向の移動が阻止されている。つまり、上ロール(1) の基端部の前後方向に於ける保持強度が向上したものとなる。
【0018】
さらに、主腕(11)の上部には、偏心軸(13)を設けた回転軸(14)と、前記偏心軸(13)に嵌合する軸受リング(15)と、前記回転軸(14)を回転駆動する駆動装置(16)とからなるカム機構が装備されており、前記軸受リング(15)(15)が側部フレーム(61)における主腕(11)の収容部の外面に設けたレール(17)に転がり自在に対接する。従って、駆動装置(16)によって回転軸(14)が回転駆動されると、このカム機構により主腕(11)が一定範囲往復回動される。
【0019】
従って、補助腕(12)が上記した開放状態にあるときに、前記回動によって主腕(11)が直立姿勢から外側に倒れると、図4の破線で示すように、上ロール(1) の先端部が上方に持ち上げられて下ロール(2) との間隔が開くこととなる。
他方の左側の支持体(60)には、図1及び図5,6のように、これの外面に設けた軸支部(122) により補助腕(12)が回動自在に支持されている。この補助腕(12)は、一対の側板(123)(123)の上端間に上ロール(1) の先端を支持する為の上記軸受部(121) を架設固定したものである。前記軸支部(122) の構成は、前記側板(123)(123)の下端部に架設した軸受け筒に、上記支持体(60)の断面中心に設けた軸部が貫通する態様である。
【0020】
また、前記支持体(60)には油圧シリンダー(62)が揺動自在に取り付けられており、その出力軸が補助腕(12)の下端の軸支部(122) の近傍外側に回動自在に連結されている。従って、この油圧シリンダー(62)を作動させてその出力軸を進出させると補助腕(12)が直立して先端の軸受部(121) が上ロール(1) の先端部に嵌合した支持姿勢となり、この状態から前記出力軸を後退させると補助腕(12)が外側に倒れて上ロール(1) と側部フレーム(61)との間が開放された開放姿勢となる。なお、上ロール(1) の先端部は側部フレーム(61)の真上に位置する。従って、補助腕(12)の前記支持姿勢(直立姿勢)においては、前記軸受部(121) が側部フレーム(61)の真上に位置する。
【0021】
このものでは、軸支部(122) は支持体(60)の断面中心に位置することから、又、この支持体(60)は側部フレーム(61)の断面中心にあることから、補助腕(12)の軸支部(122) と軸受部(121) とを結ぶ線は側部フレーム(61)の断面中心線上に位置するものとなる。
[サイドロール(4) について]
サイドロール(4) は、下ロール(2) の前後に設けられており、上ロール(1) との間隔が調節自在となっている。
【0022】
このため、各サイドロール(4) の両端部は、図1、図5のように、側部フレーム(61)内に設けた支持腕(65)によって往復回動自在に支持される。前記支持腕(65)は、側部フレーム(61)における下ロール(2) の側方下方を支点(650) とし、その先端側周縁部が歯車部(66)となっている。
前記歯車部(66)には第2駆動軸(67)に伝動させた歯車列(671) が噛み合っている。前記第2駆動軸(67)は第2駆動源(670) の出力軸に連結されている。従って、前記第2駆動軸(67)の回転によって各サイドロール(4) の両端を支持する前記支持腕(65)(65)が同期的に往復回動されて、円弧の方向に揺動する。
【0023】
サイドロール(4) の中程には、図1、図7のように、その下方から一対のバックアップロール(41)(41)が対接する。このバックアップロール(41)(41)は一対の腕(42)(42)によって回転自在に支持され、この腕(42)(42)は前記支持腕(65)の支点と同軸で且中央の一対の第1フレーム板(68)(68)間に架設した支点軸(69)によって往復回動自在に支持されている。また、前記腕(42)の先端部には歯車部(43)が設けられて、これに前記第2駆動軸(67)に設けた歯車列(671) がかみ合い、支持腕(65)と腕(42)に於ける第2駆動軸(67)との各かみ合い部の歯車比及び腕の長さが同じに設定されている。従って、この腕(42)は上記支持腕(65)と同期的に同じ角度だけ回動されることとなり、上ロール(1) とサイドロール(4) の間隔が調節されるように往復回動されたとしても、このサイドロール(4) の中程は常時前記バックアップロール(41)(41)に対接した状態に支持される。又、サイドロール(4) が何れの位置にあっても、これに対するバックアップロール(41)(41)の接点位置が変化しない。つまり、バックアップロールとサイドロールとの関係が変化しない。
【0024】
[下ロール(2) について]
下ロール(2) は、上記したように、両端部が側部フレーム(61)(61)によって回転自在に支持される。また、その中央部は、図1,2のように、上記した各第1フレーム板(68)の外側に設けた支持装置(3)(3)によって下方から支持されている。
【0025】
前記支持装置(3) は、上端に設けた一対の支持ロール(32)(32)と、これらを回転自在に支持する軸受台(33)と、この軸受台(33)を昇降駆動するための昇降装置(300) とからなる。前記軸受台(33)は、具体的には、図8のように、各フレーム板(68)とこれの外側の第2フレーム板(31)からなる支持フレーム内で上下方向にのみ移動自在に収容される。そして、前記昇降装置(300) は、同図に示すように、前記軸受台(33)から下方に突出させた一対の昇降軸(36)(36)と、この昇降軸の下端に設けた当て板(361) と、これにスリーブリング(341) を介して対接する様にした円盤状の偏心カム部(34)と、この偏心カム部を具備する第3駆動軸(35)とからなる。前記昇降軸(36)(36)は前記フレーム板(68)と第2フレーム板(31)の間に架設された上下一対の横板(681)(681)を貫通している。又、前記第3駆動軸(35)は両方の支持装置(3)(3)の昇降装置(300) と伝動する。
【0026】
また、前記第3駆動軸(35)は油圧モータ(37)によって回転駆動されるとともに、昇降軸(36)の下死点位置からの上昇寸法が距離計(38)によって測定される。この距離計(38)は、前記昇降軸(36)に設けた目盛りの前記下死点位置からの上昇距離を測定するものである。前記距離計(38)の測定値と中央支持力設定器(391) から入力される設定値に応じて前記油圧モータ (37) の作動角度を制御するための制御装置(39)が設けられている。
【0027】
従って、支持装置(3) の上昇ストロークの設定値が入力されて油圧モータ(37)が作動すると、前記制御装置(39)によってこの油圧モータ(37)の作動量が制御されて、距離計(38)による計測値が前記設定値になると、油圧モータ(37)の駆動圧力はその状態に維持されて、第3駆動軸(35)の回転は停止され支持ロール(32)(32)の位置が固定される。これにより、下ロール(2) の中央部が上方に撓んだ状態に維持されるものとなる。
【0028】
[ロール曲げの実際]
曲げ加工に際しては、先ず、第1駆動軸(64)を駆動するための油圧モータ(640) を駆動させて、上ロール(1) を最上昇位置にセットしておく。そしてワーク(W) の板厚、曲げ曲率に応じて、下ロール(2) の中央を上方に撓ませる値、つまり、中央支持力設定器(391) からの出力値を設定する。
【0029】
この設定値を入力すると、制御装置(39)によって支持ロール(32)(32)の高さが設定されることとなり、下ロール(2) の中央部が適正度合い上方に撓んだ状態となる。
そして、上ロール(1) を降下駆動させてワーク(W) の先端を上ロール(1) と下ロール(2) との間にクランプさせる。上ロール(1) は太鼓型に形成されていることから、また、上ロール(1) と下ロール(2) の中央部の撓みを補正するための下ロール(2) の中央部における支持装置(3) からの支持圧力(昇降装置(300) によって持ち上げられた支持ロール(32)(32)の高さ)が予め適正に設定されているから、前記クランプ状態でのワーク(W) のクランプ圧力が一定となる。
【0030】
この後、図9のように、下ロール(2) の正面側のサイドロール(4) を曲げ曲率に合わせて上ロール(1) 側に接近させる。このとき、ワーク(W) の端曲げができる。この状態で上ロール(1) を回転駆動させると、ワーク(W) の先端側が設定曲率に曲げられる。そして、曲げ加工の施されたワーク(W) の先端部が背面側のサイドロール(4) に達するまでの間に、図10のように、背面側のサイドロール(4) を上ロール(1) 側に接近させる。すると、この背面側のサイドロール(4) に前記ワーク(W) の先端部が達した後は、上ロール(1) と下ロール(2) とによってワーク(W) がクランプされ、回転方向の前後が前記一対のサイドロール(4)(4)に対接された態様で曲げ加工が進行する。
【0031】
ワーク(W) の後端部が上ロール(1) と下ロール(2) との間に一致すると一旦上ロール(1) の回転を停止して、図11のように、正面側のサイドロール(4) を上ロール(1) から離すと共に、背面側のサイドロール(4) を上ロール(1) 側に接近させて、ワーク(W) の後端の端曲げを行う。
これにより、ワーク(W) の全体が曲げ加工されたものとなる。
【0032】
なお、板厚の厚い場合や曲げ曲率の大きな場合には、上記各曲げ工程において、サイドロール(4) の中央部が下方に撓む傾向となるが、この部分はバックアップロール(41)(41)を介して支持機構(400) によって下方から支持されているから、サイドロール(4) の前記撓みが防止出来る。従って、既述した曲げ加工精度が確保されると共に装置全体が軽量小型化出来る。
【0033】
製品が断面円弧状の場合で、両端縁の間隔が上ロール(1) の直径よりも大きい場合には、曲げ加工終了後そのままで取り出せる。
円筒状製品の場合には、上ロール(1) を最上昇位置に持ち上げ、油圧シリンダー(62)を作動させてその出力軸を後退させることにより補助腕(12)を外側に倒して、左側の側部フレーム(61)と上ロール(1) の先端との間を開放させる。これによって、円筒状製品が前記開放部から引き出せる。
【0034】
なお、前記上ロール(1) と下ロール(2) との間隔が比較的小さいことから、大きな円筒状製品の場合、前記開放部からは引き出しにくいが、この実施例の装置では、主腕(11)と側部フレーム(61)との間に介装したカム機構及びこれの駆動機構とによって、図4のように、主腕(11)がわずかに傾斜できる。これにより上ロール(1) の先端部と下ロール(2) との間隔が大きく開くこととなるから、前記円筒状製品の取り出しが容易となる。
【0035】
通常、ロール曲げ装置では、全体の剛性から、最大曲げ能力(曲げ加工可能な板厚と曲率)が定まる。そこで、上ロール(1) の中央部と両端部の直径の差(D0)は、上ロール(1) の中央の最大撓みに一致させてもよいが、下ロール(2) を上方に撓ませられることから、前記直径の差(D0)は、前記最大撓みの半分にした場合、良好な結果が得られた。具体的には、各条件での曲げ加工精度が良く、上ロール(1) 及び下ロール(2) に過度な変形が生じないものとなった。
【0036】
上記実施例では、図7のように、支持機構(400) として腕(42)とこれにかみ合う歯車伝動機構とにより上下に円弧状に往復回動させる機構を採用したが、他の方式の支持装置、例えば油圧シリンダでも良い。
距離計(38)からの検知信号を入力させた制御装置(39)を使用しないでも、予め設定された支持装置(3) による支持高さまでに相当する動作量を演算し、この演算値に応じ量の動作を実行させる形式の、所謂フィードフォワード制御であってもよい。
【0037】
また、支持機構(400) としては、駆動軸によって回転駆動される送りネジ機構であっても良い。また、実公昭61−16891号に開示されるような、クランク機構、ネジ機構及び油圧シリンダーを組み合わせた支持装置を利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の全体の正面図
【図2】その平面図
【図3】主腕(11)の平面図
【図4】主腕(11)の作動説明図
【図5】側部フレーム(61)の側面図
【図6】支持体(60)の昇降機構の説明図
【図7】サイドロール(4) の中央支持機構の説明図
【図8】支持装置(3) 及びバックアップロール部の正面図
【図9】曲げ加工工程初期における端曲げ工程の説明図
【図10】曲げ加工の中間工程の説明図
【図11】曲げ加工の最終工程の説明図
【符号の説明】
(1) ・・・上ロール
(2) ・・・下ロール
(W) ・・・ワーク
(4) ・・・サイドロール
(41)・・・バックアップロール
(400) ・・・支持機構
(650) ・・・支点
(65)・・・支持腕
(69)・・・支点軸
(42)・・・腕
(66)・・・歯車部
(43)・・・歯車部
(671) ・・・歯車列
Claims (3)
- 回転駆動される上ロール(1) と、この上ロールとの間にワーク(W) をクランプする為の下ロール(2) と、前記ワーク(W) を下方から支持するために前記下ロール(2) を挟むように設けられたサイドロール(4) (4) とからなり、前記各サイドロール(4) と上ロール(1) との間隔を調節可能としたロール曲げ装置において、各サイドロール(4) と平行に設けられ且このサイドロール(4) の長手方向中程に対して下方から転がり接触する一対のバックアップロール(41)(41)と、これらバックアップロール(41)(41)を支持し且支持高さを調節可能した支持機構(400) とを設け、前記支持機構(400) の支持高さ調節によるバックアップロール(41)(41)の移動方向をサイドロール(4) の移動方向に一致させたロール曲げ装置のサイドロール支持装置。
- 下ロール(2) の両端の近傍下方に支点(650) を具備する支持腕(65)(65)によって各サイドロール(4) の両端を回動自在に支持し、前記支持機構(400) は、バックアップロール(41)(41)を回動自在に保持し前記支点(650) と同軸の支点軸(69)を支点とする腕(42)を有し、これら支持腕(65)及び腕(42)を同期的に往復回動させる為の往復駆動装置を設けた請求項1に記載のロール曲げ装置のサイドロール支持装置。
- 往復駆動装置は、支持腕(65)の自由端の端面を円弧状の歯車部(66)とすると共に腕(42)の自由端の端面を円弧状の歯車部(43)とし、往復駆動装置は、前記歯車部(66)(43)の夫々にかみ合う歯車列(671) と、これら歯車列(671) (671) の原動軸を同期的に回転させる駆動装置とから構成した請求項2に記載のロール曲げ装置のサイドロール支持装置。
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